치매모델 쥐의 과제지향 훈련이 인지기능 회복과 중추신경계 가소성에 미치는 영향 Effect of Task-oriented Training on Cognitive Function Recovery and CNS Plasticity in Scopolamine-induced Dementia Rats원문보기
목적 : 본 연구는 치매모델 쥐에게 과제지향 훈련을 반복적으로 실시하고 그 결과로 인지기능과 중추신경계가소성의 한 지표 물질인 아세틸콜린의 함량 변화를 관찰하여 치매의 개선 효과를 확인하는데 그 목적이 있다. 연구방법 : 스코폴라민을 투여한 치매모델 쥐에게 과제지향 훈련을 수행하지 않은 실험군I과 과제지향 훈련을 수행한 실험군II으로 구성하였다. 과제지향 훈련은 앞발의 뻗기, 잡기, 옮기기를 적용하였고 장애물 보행을 실시하였다. 인지기능은 기억력의 측정에 정량화된 수동회피검사를 실시하였고 중추신경계 가소성의 변화는 아세틸콜린의 함량의 변화를 비교하였다. 결과 : 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, 스코폴라민을 투여한 치매모델 쥐의 과제지향 훈련을 실시한 후 4일부터 인지 기능의 유의미한 향상이 있었다(.00). 둘째, 스코폴라민을 투여한 치매모델 쥐에 적용한 과제지향 훈련은 아세틸콜린 함량의 유의미한 증가를 보였다(.00). 결론 : 본 연구에서는 작업치료 중재 중 임상에서 노인성 치매환자에게 많이 수행하고 있는 과제지향 훈련을 치매모델 쥐에게 수행함으로서 기억력 개선을 통한 인지기능 향상과 중추신경계 가소성을 확인할 수 있는 아세틸콜린의 함량 증가를 과학적으로 입증하였다.
목적 : 본 연구는 치매모델 쥐에게 과제지향 훈련을 반복적으로 실시하고 그 결과로 인지기능과 중추신경계 가소성의 한 지표 물질인 아세틸콜린의 함량 변화를 관찰하여 치매의 개선 효과를 확인하는데 그 목적이 있다. 연구방법 : 스코폴라민을 투여한 치매모델 쥐에게 과제지향 훈련을 수행하지 않은 실험군I과 과제지향 훈련을 수행한 실험군II으로 구성하였다. 과제지향 훈련은 앞발의 뻗기, 잡기, 옮기기를 적용하였고 장애물 보행을 실시하였다. 인지기능은 기억력의 측정에 정량화된 수동회피검사를 실시하였고 중추신경계 가소성의 변화는 아세틸콜린의 함량의 변화를 비교하였다. 결과 : 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, 스코폴라민을 투여한 치매모델 쥐의 과제지향 훈련을 실시한 후 4일부터 인지 기능의 유의미한 향상이 있었다(.00). 둘째, 스코폴라민을 투여한 치매모델 쥐에 적용한 과제지향 훈련은 아세틸콜린 함량의 유의미한 증가를 보였다(.00). 결론 : 본 연구에서는 작업치료 중재 중 임상에서 노인성 치매환자에게 많이 수행하고 있는 과제지향 훈련을 치매모델 쥐에게 수행함으로서 기억력 개선을 통한 인지기능 향상과 중추신경계 가소성을 확인할 수 있는 아세틸콜린의 함량 증가를 과학적으로 입증하였다.
Objective : The purpose of this study is to repeatedly conduct task-oriented training in scopolamine-induced dementia rats and as a result observe changes in the content of acetylcholine, a marker of cognitive function and central nervous system plasticity, to identify the improvement effect of deme...
Objective : The purpose of this study is to repeatedly conduct task-oriented training in scopolamine-induced dementia rats and as a result observe changes in the content of acetylcholine, a marker of cognitive function and central nervous system plasticity, to identify the improvement effect of dementia. Methods : It consisted of two groups. One group I was that did not perform task-oriented training in scopolamine-induced dementia rats and the other group II was that performed task-oriented training. Task-oriented training involved stretching, grasping and moving arms and walking obstacles on the legs. We performed a quantified passive avoidance test in the measurement of memory for cognitive function and compared the change in the content of acetylcholine for the plasticity of the central nervous system. Results : The results of the study are as follows: First, there was a significant improvement in cognitive function since the 4th days after task-oriented training of scopolamine-induced dementia rats(.00). Second, task-oriented training applied to scopolamine-induced dementia rats showed a significant increase in acetylcholine content. Conclusion : In this study, task-oriented training, which is often performed on senile dementia patients during occupational therapy intervention, was scientifically demonstrated in scopolamine-induced dementia rats by enhancement of cognitive function through memory improvement and increase in the content of acetylcholine confirming central nervous system plasticity.
Objective : The purpose of this study is to repeatedly conduct task-oriented training in scopolamine-induced dementia rats and as a result observe changes in the content of acetylcholine, a marker of cognitive function and central nervous system plasticity, to identify the improvement effect of dementia. Methods : It consisted of two groups. One group I was that did not perform task-oriented training in scopolamine-induced dementia rats and the other group II was that performed task-oriented training. Task-oriented training involved stretching, grasping and moving arms and walking obstacles on the legs. We performed a quantified passive avoidance test in the measurement of memory for cognitive function and compared the change in the content of acetylcholine for the plasticity of the central nervous system. Results : The results of the study are as follows: First, there was a significant improvement in cognitive function since the 4th days after task-oriented training of scopolamine-induced dementia rats(.00). Second, task-oriented training applied to scopolamine-induced dementia rats showed a significant increase in acetylcholine content. Conclusion : In this study, task-oriented training, which is often performed on senile dementia patients during occupational therapy intervention, was scientifically demonstrated in scopolamine-induced dementia rats by enhancement of cognitive function through memory improvement and increase in the content of acetylcholine confirming central nervous system plasticity.
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문제 정의
본 연구는 작업치료 중재에서 경증 치매환자에게 적용되는 여러 가지 방법 중 과제지향 훈련을 통한 과제수행이 기억향상에 어떠한 영향을 미치는지를 기억력 행동검사인 수동회피시험을 통하여 확인하였고 중추신경계의 개선 효과를 확인하기 위해서 뇌조직의 아세틸콜린 함량 변화를 통하여 과학적으로 증명하였다.
본 연구는 치매모델 쥐에게 작업치료 중재인 과제수행을 반복적으로 실시하고 그 결과로 인지기능의 변화를 확인하고 중추신경계 가소성의 한 지표 물질인 아세틸콜린의 함량 변화를 관찰하여 치매의 개선 효과를 확인하는데 그 목적을 두고 있다.
바닥 앞뇌(basal forebrain)와 뇌줄기에서 상행하는 콜린성 체계의 기능부전과 대뇌겉질에서의 콜린성 신경전달물질의 소실은 인지기능 감소의 기본으로 제안된다(Bartus, Dean, Beer, 1982). 본 연구에서는 이러한 콜린성 체계의 기능회복과 콜린성 신경전달물질의 변화를 통한 중추신경계 가소성을 확인하기 위해서 뇌조직의 아세틸콜린 함량 변화를 검사하였다. 그리고 작업치료의 과제지향 훈련이 효과가 있음을 확인할 수 있었다.
노인성 치매의 경우 다양한 작업치료 중재가 있지만 그 효과는 과학적 입증에 어려움이 있다. 본 연구에서는 작업치료 중재 중 임상에서 노인성 치매환자에게 많이 수행하고 있는 과제지향 훈련의 과제수행을 치매모델 쥐에게 수행함으로서 기억력 개선을 통한 인지기능 향상과 중추신경계 가소성을 확인할 수 있는 아세틸콜린의 함량 증가를 과학적으로 입증할 수 있었다. 본 연구의 결과에서 도출된 자료는 향후 치매의 작업치료 중재에 대한 과학적 근거마련과 기초자료로 사용이 가능할 것이다.
제안 방법
그러나, 실험 쥐는 야생성을 가지고 있기 때문에 약리적으로 용해도가 커서 작용 부위의 침투가 빠른 이점은 있으나 영구적인 손상을 시키기에는 한계가 있다. 그래서 본 실험에서는 스코폴라민을 투여하여 인지기능 손상을 유도하였고 단기간의 실험을 통하여 인지기능의 변화를 관찰하기에 적합한 단기기억 인지기능 검사 방법인 수동회피검사를 실시하여 긍정적인 인지기능의 기능적 변화를 확인하였다.
대상 데이터
본 연구는 2018년 12월 지역의 동물실험실에서 실시하였다. 치매모델 쥐는 200g의 Sprague-Dawley계 수컷 흰쥐를 사용하였고 실험진행 기간 동안 적정량의 물을 제공하였으며 먹이는 실험군Ⅰ은 적정량을 공급하였고 실험군Ⅱ는 먹이를 이용하여 과제지향 훈련을 유도하였다.
실험대상은 실험군Ⅰ, 실험군Ⅱ로 구분하였고 각각 8마리씩 총 16마리로 구성하였다. 실험군Ⅰ은 스코폴라민(scopolamine) 투여 후 비중재군, 실험군Ⅱ는 스코폴라민 투여 후 과제수행 중재군으로 구성하였다.
본 연구는 2018년 12월 지역의 동물실험실에서 실시하였다. 치매모델 쥐는 200g의 Sprague-Dawley계 수컷 흰쥐를 사용하였고 실험진행 기간 동안 적정량의 물을 제공하였으며 먹이는 실험군Ⅰ은 적정량을 공급하였고 실험군Ⅱ는 먹이를 이용하여 과제지향 훈련을 유도하였다. 실내온도는 22±2℃를 유지하였고 조명은 12시간을 기준으로 광주기, 암주기로 적용하였으며 스트레스 유발이 가능한 요소를 최대한 제거하였다.
데이터처리
치매모델 쥐의 과제지향 훈련을 수행하지 않은 실험군 Ⅰ, 과제지향 훈련을 수행한 실험군Ⅱ의 실험 전 동질성 검사에서 정규성이 확인되어 모수검정을 실시하였다. 각 군의 인지기능 향상의 비교는 one-way ANOVA를 이용하였고 사후분석은 Duncan’s multiple test를 적용하여 분석하였다. 아세틸콜린 함량의 비교는 Paired t-test를 실시하여 그 결과 값을 분석하였다.
각 군의 인지기능 향상의 비교는 one-way ANOVA를 이용하였고 사후분석은 Duncan’s multiple test를 적용하여 분석하였다. 아세틸콜린 함량의 비교는 Paired t-test를 실시하여 그 결과 값을 분석하였다. 유의수준은 .
치매모델 쥐의 과제지향 훈련을 수행하지 않은 실험군 Ⅰ, 과제지향 훈련을 수행한 실험군Ⅱ의 실험 전 동질성 검사에서 정규성이 확인되어 모수검정을 실시하였다. 각 군의 인지기능 향상의 비교는 one-way ANOVA를 이용하였고 사후분석은 Duncan’s multiple test를 적용하여 분석하였다.
이론/모형
뇌조직의 아세틸콜린 함량 측정은 Hestrin(1949)의 방법에 기인하여 알카라인 하이드록실아민(alkaline hydroxylamine)을 가진 아세틸(acetyl) 유도물의 반응을 기초로 측정하였다. 뇌의 균질액 50㎕를 1%의 하이드록실아민(hydroxylamine)을 첨가하여 혼합한 후 다시 염화철(FeCl)을 첨가하여 530㎚의 흡광도를 측정하여 아세틸콜린 함량을 측정하였다.
성능/효과
본 연구에서는 이러한 콜린성 체계의 기능회복과 콜린성 신경전달물질의 변화를 통한 중추신경계 가소성을 확인하기 위해서 뇌조직의 아세틸콜린 함량 변화를 검사하였다. 그리고 작업치료의 과제지향 훈련이 효과가 있음을 확인할 수 있었다.
스코폴라민을 투여한 기억 손상 치매모델 쥐의 뇌조직 아세틸콜린 함량을 비교한 결과, 과제지향 훈련을 수행하지 않은 실험군Ⅰ에서는 유의미한 차이가 없었고 과제지향 훈련을 수행한 실험군Ⅱ에서는 유의미한 차이로 인한 중추신경계 가소성의 개선 효과를 확인할 수 있었다(Table 2).
스코폴라민을 투여한 기억력 손상 치매모델 쥐의 과제지향 훈련 후 수동회피반사검사를 통한 대기시간을 비교한 결과, 과제지향 훈련을 수행하지 않은 실험군Ⅰ과 과제지향 훈련을 수행한 실험군Ⅱ의 비교에서는 과제지향 훈련을 수행한 실험군Ⅱ의 4일 후 대기시간이 유의미하게 늘어남을 확인하였고, 실험군Ⅱ의 일별 비교에서도 4일 후 대기시간이 유의미하게 늘어남으로 인한 기억 손상의 개선이 있음을 알 수 있었다(Table 1).
후속연구
그리고 단기간의 실험에 국한된 결과의 도출이었다. 따라서, 본 연구의 뒤를 이어 아세틸콜린에스테라제의 활성도를 비교하는 연속 연구와 영구적인 손상을 가진 유전자 변이 치매모델(PDAPP, Tg PDGFB-APPSwelnd, Tg2576, App23 등) 쥐를 이용한 장기간의 과제지향 훈련 적용을 통한 연구 그리고 시각정보와 과제지향 훈련을 분리한 치매에 대한 다각적인 중재 접근의 연구가 필요할 것으로 사료된다.
본 연구에서는 작업치료 중재 중 임상에서 노인성 치매환자에게 많이 수행하고 있는 과제지향 훈련의 과제수행을 치매모델 쥐에게 수행함으로서 기억력 개선을 통한 인지기능 향상과 중추신경계 가소성을 확인할 수 있는 아세틸콜린의 함량 증가를 과학적으로 입증할 수 있었다. 본 연구의 결과에서 도출된 자료는 향후 치매의 작업치료 중재에 대한 과학적 근거마련과 기초자료로 사용이 가능할 것이다.
연구의 제한점은 아세틸콜린의 함량에 국한한 실험이었고 과제지향 훈련이 노인의 치매에 효과가 있음을 좀 더 정밀하고 세부적으로 입증하기 위해서는 아세틸콜린에스테라제(Acetycholinesterase)의 활성도 동시에 비교하는 것이 필요할 것이다. 그리고 단기간의 실험에 국한된 결과의 도출이었다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
본 연구의 목적은 무엇인가?
목적 : 본 연구는 치매모델 쥐에게 과제지향 훈련을 반복적으로 실시하고 그 결과로 인지기능과 중추신경계 가소성의 한 지표 물질인 아세틸콜린의 함량 변화를 관찰하여 치매의 개선 효과를 확인하는데 그 목적이 있다. 연구방법 : 스코폴라민을 투여한 치매모델 쥐에게 과제지향 훈련을 수행하지 않은 실험군I과 과제지향 훈련을 수행한 실험군II으로 구성하였다.
한국의 고령화는 어떻게 나타나고 있는가?
한국의 고령화는 타국보다 매우 빠른 속도로 진행되고 있으며 2017년 기준으로 65세 이상의 노인인구 중 한가지 이상의 만성질환을 가진 노인은 86.7%로 나타났다(Kim, Lee, Lee, Lee, Lee, 2019). 이 중 정신질환에 속하는 치매의 유병률은 2018년 기준으로 노인인구의 10%를 넘겼고 그 수는 75만명으로 추정하고 있다.
대뇌에 콜린아세틸트렌스퍼라제(choline acetyltransferase,ChAT)와아세틸콜린에스테라제(Acetylcholinesterase, AChE)의 소실은 어떤 결과를 초래하는가?
더욱이 아밀로이드 베타 단백질 플라크의 증가와 인지감소가 콜린아세틸트렌스퍼라제 활성의 감소와 관계가 있다고 밝혀졌다(Perry, Tomlinson, Blessed, 1978). 신경전달물질인 아세틸콜린은 기억과 인지기능에 중요한 역할을 하는 것으로 알려졌다. 인지 손상 정도에 따라 9%에서 33% 범위로 아세틸콜린에스테라제 활성의 감소가 있었으며 콜린성 체계의 장애는 일화 기억보다는 작업기억과 집중에 관련 있다(Kadir, Almkvist, Wall, 2006).
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